物理九年級全冊三 學生實驗：探究----小燈泡的電功率優(yōu)質(zhì)課教學設(shè)計

這是一份物理九年級全冊三 學生實驗：探究----小燈泡的電功率優(yōu)質(zhì)課教學設(shè)計，共8頁。教案主要包含了教學背景分析，教學目標，教學重點和難點，教學過程，教學反思等內(nèi)容，歡迎下載使用。
一、教學背景分析
本節(jié)內(nèi)容是電功率教學中一個重要的學生實驗，是一個完整的實驗探究，包含了提出問題、制訂計劃、收集證據(jù)、分析與結(jié)論、評估與交流等探究要素，較全面地培養(yǎng)了學生的科學探究能力。本節(jié)內(nèi)容要讓學生知道用伏安法測定小燈泡電功率的原理，知道如何測定小燈泡的額定功率和實際功率，即讓學生明確“測什么”“怎么測”“為什么要這樣測”。
從學生的知識基礎(chǔ)看，通過上節(jié)課的學習，學生已經(jīng)理解了電功率的概念，理解了額定功率和實際功率。從學生的能力基礎(chǔ)看，學生掌握了電壓表、電流表、滑動變阻器等器材的使用，完成了伏安法測小燈泡電阻的實驗。本實驗與伏安法測小燈泡電阻的實驗所用器材和電路圖完全相同，但原理不同，學生可以把兩個實驗進行比較，綜合運用之前所學的知識與技能，來測定小燈泡的額定功率與實際功率，進一步認識二者的區(qū)別與聯(lián)系，加深對電功率這一重要概念的理解。
結(jié)合本節(jié)內(nèi)容與學情分析，教學設(shè)計的思路如下：首先提出問題，如何測定小燈泡的額定功率，如何測定小燈泡在不同電壓下的功率；然后引導學生制訂計劃，讓學生明確實驗原理，選取實驗器材，設(shè)計實驗電路圖，并且思考在實驗開始前要考慮的問題，明確每個儀器使用時的注意事項，設(shè)計數(shù)據(jù)記錄表格，為實驗做好準備；接著進行實驗，并且在實驗中引導學生自己分析實驗故障的原因，排除故障；實驗結(jié)束后，引導學生對實驗數(shù)據(jù)進行分析，得出結(jié)論；最后對實驗進行評估與交流，并提出課后思考題。
二、教學目標
1.知道用伏安法測定小燈泡電功率的原理，知道如何測定小燈泡的額定功率和實際功率。
2.會設(shè)計實驗電路、選用實驗器材、設(shè)計實驗記錄表格、有步驟地進行實驗、讀取數(shù)據(jù)、計算小燈泡的電功率。
3.經(jīng)歷測量小燈泡功率的過程，對科學探究的要素有更全面的體驗與理解。
4.通過實驗，培養(yǎng)實驗操作能力、分析處理數(shù)據(jù)能力、精益求精的實驗態(tài)度和尊重事實、探求真理的科學態(tài)度。
三、教學重點和難點
教學重點：制訂探究實驗方案；對電路故障的分析與排除。
教學難點：探究實驗評估與交流環(huán)節(jié)。
學生自己制訂計劃，包括對實驗器材的選取、實驗電路的設(shè)計、實驗步驟的制訂。這些內(nèi)容是學生進行實驗與后續(xù)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)，決定了實驗的成敗。本節(jié)課的另一個教學重點是對電路故障的分析與排除，學生在進行實驗時，要引導學生自己分析、排除故障，讓學生掌握排除故障的本領(lǐng)，增強自信心。
評估是對實驗過程和探究結(jié)果的反思，學生在這方面的能力相對欠缺，因此本環(huán)節(jié)是本節(jié)課的難點。為了突破難點，教師可以提出問題進行引導，例如，在只有電壓表（或電流表）和已知阻值的定值電阻時，如何測定小燈泡的電功率。這種問題可以引起學生思考，激發(fā)學生的探究熱情。
四、教學過程
1.教學引入
教師提問：小燈泡的銘牌有些模糊，只能看出上面標有“2.5V”，這個2.5V代表什么含義呢？
學生回答：說明這個小燈泡的額定電壓是2.5V。
教師提問：你能夠測定小燈泡的額定功率嗎？如果小燈泡兩端電壓不是額定電壓，它的實際功率還等于額定功率嗎？如何測量小燈泡的實際功率？
2.“知識點”教學
“伏安法”測定小燈泡的電功率
（1）制訂計劃
教師提問：怎樣測量小燈泡的功率？測定小燈泡功率的原理是什么？
學生回憶上一節(jié)的知識，并作答測定小燈泡功率的原理：P=UI，只要用電壓表和電流表分別測出小燈泡兩端的電壓和通過小燈泡的電流，就可以利用公式計算出電功率了。
圖13-3-1
教師引導：實驗中要在不同電壓下測量小燈泡的電功率，要改變小燈泡兩端的電壓，需要什么實驗儀器？
學生回答：滑動變阻器。
教師引導：大家已經(jīng)選取了實驗器材，現(xiàn)在請大家自己設(shè)計實驗電路圖。
學生設(shè)計實驗電路圖，并畫在筆記本上，然后互相交流討論，得出正確的電路圖。
教師請同學把電路圖畫到黑板上。
教師提問：在進行實驗前，有哪些需要考慮的問題？
學生1：滑動變阻器的滑片在實驗開始前應放在阻值最大處。
學生2：電壓表和電流表在接線的時候，正負接線柱不能接反。
教師肯定學生對滑動變阻器、電壓表、電流表注意事項的分析，并提問：電壓表與電流表的量程應該如何選取呢？你的依據(jù)是什么？
學生思考、討論后作答：電壓表應選0~3V量程。
教師追問：為什么要選0~3V量程呢？
學生回答：因為小燈泡的額定電壓是2.5V，如果選取0~15V量程，量程太大，讀數(shù)不準。而0~3V不會超過量程。
教師肯定學生對電壓表量程的選擇，并提問電流表量程的選取。
學生回答：目前不知道通過小燈泡的電流是多大，因此先選用大量程0~3A。如果最大電流小于0.6A，則改用0~0.6A量程，這樣可以讀數(shù)準確。
教師肯定學生對量程的選取，既考慮到保護儀器，也考慮到了讀數(shù)的準確性。
教師繼續(xù)對實驗儀器的選取進行提問：電池至少選幾節(jié)呢？
學生回答：至少2節(jié)，因為每一節(jié)干電池兩端的電壓是1.5V，兩節(jié)電壓3V，要比小燈泡的額定電壓大。
教師肯定學生對實驗時要考慮問題的分析，并對要測量的數(shù)據(jù)進行說明：如果要測量電壓高于額定電壓時的功率，不能高于額定電壓太多，有可能燒毀小燈泡，因此使小燈泡兩端電壓稍高于額定電壓（高于1/5）即可，即小燈泡兩端電壓為3V。我們也要測量電壓低于額定電壓時的電功率，這次我們選取1.0V，1.5V，2.0V。另外還有額定電壓2.5V。
教師請學生討論并設(shè)計實驗記錄表。
（2）進行實驗與收集證據(jù)
學生按步驟進行實驗：
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①按電路圖連接實物電路。
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②閉合開關(guān)前，調(diào)節(jié)滑動變阻器至最大阻值處。
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③閉合開關(guān)，使小燈泡兩端電壓為額定電壓，觀察小燈泡發(fā)光情況，記錄電流表、電壓表示數(shù)。
= 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④調(diào)節(jié)滑動變阻器，使小燈泡兩端電壓分別為要測數(shù)據(jù)，觀察燈泡發(fā)光情況，記錄電流表、電壓表示數(shù)。
= 5 \* GB3 \* MERGEFORMAT ⑤斷開開關(guān)，整理實驗器材。
在進行實驗的過程中，有可能會出現(xiàn)電路故障。教師引導學生自己對電路故障進行分析，并提出可能的解決方案?？梢园殉霈F(xiàn)的故障記錄在表格中。
（3）分析與結(jié)論
教師提問：通過實驗數(shù)據(jù)，你能得出什么結(jié)論？
學生1：小燈泡的功率不一定等于它的額定功率。
學生2：電壓越大，小燈泡的功率越大，小燈泡越亮。
學生3：電壓越大，小燈泡的功率越大，但功率與電壓不成正比。
評估與交流
教師提問：這個實驗與我們之前做過的伏安法測電阻的實驗，有什么相同點和不同點？
學生：電路圖相同，但實驗原理不同。測電阻時是用公式R=U/I，測電功率時利用P=UI。
教師提問：大家可以用剛才測得的數(shù)據(jù)計算一下小燈泡的電阻，你發(fā)現(xiàn)了什么？為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象？
學生：小燈泡的電阻在變化，電壓變大，電阻也變大了。因為電壓越大，電功率越大，燈絲的溫度越高，它的電阻越大。
教師提問：在用伏安法測電阻時，我們采用了多次測量求平均值的方法。在測電功率時，可以把剛才測得的數(shù)據(jù)求平均值嗎？
學生：不可以，因為電功率在不同的電壓下都不同，不可以求平均值。
教師提出思考題：如果把實驗中的電流表去掉，換成一個已知阻值的電阻，你可以測出小燈泡的額定功率嗎？
“伏阻法”測定小燈泡的額定功率
提出問題
在沒有電流表的條件下，如何測定小燈泡的額定功率？可選用的實驗器材有電源、小燈泡、電壓表、已知阻值為R0的定值電阻、滑動變阻器、開關(guān)、導線若干。
制訂計劃
教師提問：要測定小燈泡的額定功率，需要測量哪些物理量？
學生回答：要測量小燈泡在額定電壓下的電流。
教師提問：如何調(diào)整小燈泡的電壓為額定電壓？
學生回答：可以調(diào)節(jié)滑動變阻器，通過電壓表讀數(shù)來確定小燈泡兩端電壓為其額定電壓。
教師提問：沒有電流表，如何測定此時通過小燈泡的電流？
圖13-3-2
學生回答：無法直接測定通過小燈泡的電流，但可以利用電壓表和已知阻值的定值電阻，來測量通過定值電阻的電流。
教師繼續(xù)提問：如果想讓通過定值電阻的電流與小燈泡的電流相等，應該如何連接電路？
學生回答：把定值電阻與小燈泡串聯(lián)。
教師請學生設(shè)計實驗電路圖，如圖13-3-2所示。
進行實驗
實驗步驟：
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①用導線把電源、開關(guān)、小燈泡、定值電阻、滑動變阻器串聯(lián)，把電壓表并聯(lián)在小燈泡兩端；
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表示數(shù)為U=2.5V；
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③斷開開關(guān)，保持滑動變阻器滑片的位置不變，把電壓表并聯(lián)在定值電阻兩端，閉合開關(guān)，讀出電壓表示數(shù)；
= 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④通過小燈泡的電流與通過定值電阻的電流相等，即I=，則小燈泡的額定功率為P=UI=U? 。
“安阻法”測定小燈泡的額定功率
提出問題
在沒有電壓表的條件下，如何測定小燈泡的額定功率？可選用的實驗器材有電源、小燈泡、電流表、已知阻值為R0的定值電阻、滑動變阻器、開關(guān)、導線若干。
制訂計劃
教師提問：如何知道小燈泡兩端的電壓為其額定電壓？
學生回答：可以利用電流表和定值電阻，測出定值電阻兩端的電壓，用定值電阻兩端電壓來表示小燈泡兩端電壓。
圖13-3-3
教師提問：要用定值電阻兩端電壓表示小燈泡兩端電壓，應該如何連接電路？
學生回答：讓小燈泡與定值電阻并聯(lián)。
教師請學生設(shè)計實驗電路，學生設(shè)計，如圖13-3-3所示。
進行實驗
實驗步驟：
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①按圖連接電路，把定值電阻與小燈泡并聯(lián)，先把電流表與定值電阻串聯(lián)；
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片，使電流表示數(shù)I′=2.5V/R0；
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③斷開開關(guān)，保持滑動變阻器滑片位置不變，把電流表串聯(lián)在小燈泡兩端，閉合開關(guān)，記下此時電流表的示數(shù)I；
= 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④則小燈泡的額定功率為P=UI=2.5V×I。
3.課堂小結(jié)
實驗目的：測量小燈泡的電功率
實驗原理：P=UI
實驗器材：電源、開關(guān)、導線、電流表、電壓表、滑動變阻器、小燈泡（額定電壓2.5 V）。
圖13-3-4
實驗電路圖（伏安法）：
4.小練習
圖13-3-5
（1）小明想知道小燈泡的亮暗程度與什么因素有關(guān)。他找來額定電流小于0.6A，額定電壓是2.5V的燈L1，接在電源電壓恒為6V的電路中，按照如圖13-3-5甲所示電路探究。
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①請你用筆畫線代替導線，根據(jù)圖甲所示的電路圖，將圖乙所示實物圖連接完整。
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②閉合開關(guān)，滑片P向__________（選填“A”或“B”）端移動，使燈L1發(fā)光，先觀察__________示數(shù)，測出燈L1的相關(guān)物理量并記錄在表中，計算小燈泡L1的額定功率__________W。
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③小明注意到燈L1的亮度變化：第二次比第一次亮，第三次比第二次更亮。結(jié)合表中數(shù)據(jù)得出實驗結(jié)論：_____________________________________。
圖13-3-6
（2）為了測定額定電壓為3.8V的小燈泡的額定功率，可用如圖13-3-6所示的電路，圖中a、b為兩只電表，試回答：
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①圖中，a是______表，b是______表；
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②在連接電路時，開關(guān)應處于______狀態(tài)，滑動變阻器的滑片應滑到______處；
圖13-3-7
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③當閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)燈泡兩端電壓只有3V，為了使燈泡兩端電壓達到額定電壓，則滑片P應向______端移動。
= 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④在小燈泡正常發(fā)光時，若電流表的示數(shù)如圖13-3-7所示。則燈泡的額定功率為______W。
= 5 \* GB3 \* MERGEFORMAT ⑤若閉合開關(guān)，燈不亮，電壓表示數(shù)接近4.5 V，電流表示數(shù)幾乎為 0，出現(xiàn)這種故障的原因可能是 _______________。
五、教學反思
本節(jié)課是一個完整的探究實驗，是電功率教學中一個重要的學生實驗。本實驗是建立在學生已經(jīng)學習了電功率的知識基礎(chǔ)，以及掌握了電壓表、電流表、滑動變阻器的使用的能力基礎(chǔ)之上進行的。在教學的過程中，教師充分引導學生，讓學生自己制訂計劃，根據(jù)制訂的計劃選取實驗器材，并充分考慮在實驗時要注意的問題。在進行實驗時，學生出現(xiàn)了一些電路故障的問題，教師沒有直接幫助學生解決問題，而是引導學生自己分析電路故障的原因，并且自己解決問題，使學生獲得成就感。學生在經(jīng)歷了完整的探究過程后，加深了對電功率這一物理概念的理解，提升了實驗操作技能，培養(yǎng)了探索精神與實踐能力，提升了解決問題的能力，在實驗過程中很有收獲。
低于額定電壓
額定電壓
高于額定電壓
電壓U/V
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
電流I/A
實際功率P/W
電流表
電壓表
小燈泡
變阻器
診斷結(jié)果
無示數(shù)
有示數(shù)
不亮
不起作用
燈泡斷路
有示數(shù)
有示數(shù)
不亮
不起作用
變阻器接線柱接錯
次數(shù)
電壓U/V
電流I/A
實際功率P/W
1
1.6
0.20
2
2.5
0.24
3
2.8
0.26